CC BY
0
- Биологические науки-
РАЗРАБОТКА МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАРКЕРОВ ДЛЯ ГЕНОТИПИРОВАНИЯ
PYRUS COMMUNIS L. IN SILICO
Е.С. Лушникова, студент
Волгоградский государственный университет
(Россия, г. Волгоград)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-11-2-26-28
Аннотация. Традиционная селекция представляет собой длительный и малоэффективный процесс. Определение генетической дифференциации с помощью молекулярных маркеров растений одного вида играет важную роль для ускорения селекции полезных для сельского хозяйства культур. В ходе данного исследования были разработаны двенадцать ISSR маркеров для P.communis. Полученные данные станут основой для дальнейшего тестирования функциональности разработанных маркеров и определят возможности их применения в лабораторных условиях.
Ключевые слова: SSR, ISSR, молекулярные маркеры, генотипирование, молекулярная селекция.
Груша обыкновенная (Pyrus communis L.) -одна из самых значимых плодовых культур. Её плоды используются в пищу по всему миру как в свежем, так и в переработанном виде: в виде пюре, джемов, сухофруктов и других продуктов. Существует множество сортов груши, поскольку она выращивается в коммерческих целях во многих странах мира. В России, согласно указу Президента от 21 января 2020 года № 20, груша включена в список сельскохозяйственных культур, выращивание которых направлено на обеспечение продовольственной безопасности страны.
Традиционная селекция древесных растений представляет собой длительный и трудоёмкий процесс, характеризующийся продолжительными циклами и низкой результативностью [1]. Генетический контроль таких характеристик, как рост и урожайность, а также их взаимодействие с факторами окружающей среды, значительно усложняют процесс традиционной селекции. В результате показатели улучшаются медленнее, чем хотелось бы, на протяжении нескольких поколений. Ожидается, что разработка молекулярно-маркерной селекции (MAS) позволит повысить эффективность селекции за счёт сокращения циклов отбора [2].
Маркерный анализ является эффективным, широко применяемым и точным методом анализа генотипов количественных признаков растений. Он широко используется для большинства важных для сельского хозяйства ви-
дов растений, например, таких как Prunus persica и Vitis berlandieri [3, 4].
Для того чтобы улучшить качество урожая сельскохозяйственных растений, необходимо понимать их генетическое разнообразие. Одним из ключевых параметров, используемых для оценки генетического разнообразия культурных растений, являются генетическое расстояние и генетическое сходство. ДНК-маркеры становятся всё более популярным инструментом для изучения генетической изменчивости полезных агрономических признаков. Они используются в программах улучшения урожая и разработке стратегий молекулярной селекции [5]. В большом количестве генотипов морфологическая изменчивость связана с определёнными ДНК-маркерами. Традиционные морфологические маркеры могут быть эффективно подтверждены молекулярными маркерами, что позволяет точно идентифицировать и классифицировать генотипы. ISSR-маркеры являются наиболее эффективным инструментом для анализа генетического разнообразия. Они обладают низкой стоимостью, просты в использовании, воспроизводимы и зачастую не требуют предварительных знаний [6, 7].
Целью данного исследования является разработка молекулярных маркеров для возможности последующего генотипирования культурных сортов P. communis.
Материалы и методы
Последовательность генома P.communis была взята из открытой базы данных геномов
- Биологические науки-
«NCBI Genome». Идентификационный номер исследуемого генома GenBank -GCA_963583255.1.
Для поиска микросателлитных последовательностей был применён онлайн-инструмент MISA (v2.1). Выбор микросателлитов для последующего подбора праймеров к ним был осуществлён следующим образом: предпочтение отдавалось ди- и тринуклеотидным
повторам, количество повторений которых не превышало десяти.
Подбор праймеров проводился с помощью программного обеспечения Рпшег3Р1ш. Таже для большей специфичности при разработке маркера на 3" конце после окончания последовательности микросаттелитного повтора оставлялся один селективный нуклеотид.
Результаты и обсуждение
Таблица. Молекулярные маркеры.
№ Расположение в геноме SSR повтор Молекулярный маркер
1 Хромосома №6 (CT)8 5 - CTCTCTCTCTCTCTCTC-3'
2 Хромосома №6 (TG)6 5 - TGTGTGTGTGTGA-3'
3 Хромосома №6 (AT)7 5'- ATATATATATATATG-3'
4 Хромосома №6 (TA)6 5'- TATATATATATAA-3'
5 Хромосома №1 (AGG)6 5 - AGGAGGAGGAGGAGGAGGA-3'
6 Хромосома №1 (CT)11 5 - CTCTCTCTCTCTCTCTCTCTCTG-3'
7 Хромосома №1 (TTTG)5 5 - TTTGTTTGTTTGTTTGTTTGT-3'
8 Хромосома №1 (CTC)5 5 - CTCCTCCTCCTCCTCC-3'
9 Хромосома №12 (AAT)7 5'- AATAATAATAATAATAATAATT-3'
10 Хромосома №12 (TCT)6 5'- TCTTCTTCTTCTTCTTCTT-3'
11 Хромосома №12 (GAG)7 5 - GAGGAGGAGGAGGAGGAGGAGA-3'
12 Хромосома №12 (AG)12 5'- AGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGT-3'
В таблице представлены 12 праймеров можность мониторинга генетического разно-ISSR маркеров, представляющих из себя мик- образия вида P. communis, что представляет росаттелитный повтор и следующий за ним собой один из первых шагов в процессе со-нуклеотид, являющийся селективным. Полу- здания новых сортов с использованием мето-ченные ISSR-маркеры предоставляют воз- дов молекулярной селекции.
Библиографический список
1. Novel and emerging biotechnological crop protection approaches / G. Giudice, L. Moffa, S. Varotto [et al.] // Plant biotechnology journal. - 2021. - Т. 19, № 8. - С. 1495-1510.
2. Enhancing genetic gain in the era of molecular breeding / Y. Xu, P. Li, C. Zou [et al.] // Journal of Experimental Botany. - 2017. - Т. 68, № 11. - С. 2641-2666.
3. Dissecting the genetic architecture of root-related traits in a grafted wild Vitis berlandieri population for grapevine rootstock breeding / L. Blois, M. de Miguel, P.F. Bert [et al.] // Theoretical and Applied Genetics. - 2023. - Т. 136. - № 11. - С. 223.
4. Landscape genomics reveals genetic evidence of local adaptation in a widespread tree, the Chinese wingnut (Pterocarya stenoptera) / L.F. Li, S. A. Cushman, Y.X. He [et al.] // Journal of Systematics and Evolution. - 2022. - Т. 60, № 2. - С. 386-397.
5. Diversity in 113 cowpea [Vigna unguiculata (L) Walp] accessions assessed with 458 SNP markers / K.F. Egbadzor, K. Ofori, M. Yeboah [et al.] // SpringerPlus. - 2014. - Т. 3. - С. 1-15.
6. Molecular marker for characterization of traditional and hybrid derivatives of Eleusine coracana (L.) using ISSR marker / J. Venkatesan, V. Ramu, T. Sethuraman [et al.] // Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. - 2021. - Т. 19, № 1. - С. 178.
7. Al-Yasi H. M., Al-Qthanin R. Comparing genetic differentiation and variation using ISSR and SCoT among Juniper plant markers in Saudi Arabia / H.M. Al-Yasi, R. Al-Qthanin // Frontiers in Plant Science. - 2024. - Т. 15. - С. 1356917.
- Eиоnогинеские nayKU-
DEVELOPMENT OF MOLECULAR MARKERS FOR GENOTYPING OF PYRUS COMMUNIS L. IN SILICO
E.S. Lushnikova, Student Volgograd State University (Russia, Volgograd)
Abstract. Traditional breeding is a long and inefficient process. Determination of genetic differentiation using molecular markers from plants of the same species plays an important role in accelerating the selection of agriculturally useful crops. In this study, twelve ISSR markers were developed for P.communis. The data obtained will be the basis for further testing of the functionality of the developed markers and will determine the possibilities of their application in laboratory conditions. Keywords: SSR, ISSR,, molecular markers, genotyping, molecular breeding.
